在无源光网络中实现光虚拟专网的方法

摘要

一种光通信技术领域的在无源光网络中实现光虚拟专网的方法，步骤为：(1)在光网络单元中，VPN内部业务和非VPN内部业务进行调制；(2)两组信号通过光网络单元中的合路器进行时分复用；(3)时分复用后的信号注入分布反馈布拉格式激光器二极管中；(4)信号到达光分路器时，一路分给窄带反射镜，窄带反射镜根据频率识别并反射VPN内部业务所对应的信号，VPN内部ONU通过波带接收机接收反馈回的VPN内部信号；另一路到达光线路终端，光线路终端的宽带接收机根据频率识别并接收非VPN内部业务所对应信号。本发明中TDM－FDM格式的产生不需要昂贵的调制器，驱动信号通过成熟的商用器件就可获得，且每一个ONU中仅需要一对发射机和接收机，硬件成本没有增大。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种光纤通信技术领域的方法，具体的说，是一种采用时分复用一频分复用(TDM-FDM)调制格式在无源光网络中实现光虚拟专网的方法。

背景技术

无源光网络(PON)是经济的、面向未来多业务的用户接入技术。PON技术是一种点到多点的光纤接入技术，由光网络单元和光线路单元组成。它有两个波长信道：上行信道和下行信道。下行采用TDM广播方式，上行采用TDMA(时分多址接入)方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构。另一方面，虚拟专网(VPN)是近年来快速发展的新兴互联网业务。它综合利用了现有网络资源，在低投入的情况下充分满足了客户组建专网、私有通信的需求。在无源光网络中支持虚拟专网是一种有效提高虚拟专网业务吞吐量和降低时延的有效方法。而在传统的无源光网络结构中，光网络单元(ONU)之间的通信需要通过光线路单元的转发，光线路终端的光电光转化耗费了大量的时间，降低了通信效率，从而无法高效率地支持VPN内部通信。

经对现有技术的文献检索发现，支持ONU组内通信的现有技术中，C.Chae等人发表在学术出版物《IEEE Photonics Technology Letters》(《IEEE光子技术快报》)1999第11卷中的文章“A PON System Suitable for InternetworkingOptical Network Units Using a Fiber Bragg Grating on the Feeder Fiber(在光纤支线中使用布拉格光栅以实现光网络单元互联的PON系统)”中，提及在光纤支线星型耦合器和OLT之间放置了一个布拉格光栅，此布拉格光栅可以反射来自ONU的光并通过耦合器将其广播至其他ONU，这样不需要经过OLT就可以实现ONU之间的通信。这一技术的缺点是每一个ONU都需要两个发送器和两个接收机，大大地增加了系统的代价。检索中还发现，支持ONU组内通信的现有技术中，发表在European Conference on Optical Communication 2005(2005欧洲光通信会议)中的文章“A Packet-Switched Waveband-selective PON EnablingOptical Internetworking among ONUs(在光网络单元之间实现光互连的包交换的波带选择型无源光网络)”中公开了一种技术，即在光线路终端放置了一个快速可调反射镜以反射VPN内部的数据包，但是这种方案不能支持VPN内部业务的同时发送和非VPN业务的传送。

发明内容

本发明的目的在于克服现有支持虚拟专网应用的无源光网络技术中存在的缺陷和不足，提出一种在无源光网络中实现光虚拟专网的方法，通过采用TDM-FDM调制格式，使其在尽量降低成本的基础上有效地支持VPN内部业务和非VPN业务。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：

(1)在光网络单元中，VPN内部业务和非VPN内部业务通过外部电路用占空比小于等于50％的归零码进行调制，非VPN内部业务对应信号幅度小于VPN内部数据包的信号幅度；

(2)两组信号通过光网络单元中的合路器进行时分复用；

(3)时分复用后的信号注入分布反馈布拉格式激光器二极管(DFB-LD)中，驱动信号幅度的不同造成了两路信号频率上的差异；

(4)信号从DFB-LD出发到达光分路器时，一路分给窄带反射镜，窄带反射镜根据频率识别并反射VPN内部业务所对应的信号，VPN内部光网络单元通过波带接收机接收反馈回的VPN内部信号；另一路到达光线路终端(OLT)，光线路终端的宽带接收机根据频率识别并接收非VPN内部业务所对应信号。

步骤(1)中，所述的光网络单元的具体要求为，每一个光网络单元分配有一个固定的发送波带和固定接收波带，VPN内部所有光网络单元的接收波带相同且包含VPN内所有光网络单元的发送波长。

步骤(3)中，所述的分布反馈布拉格式激光器二极管(DFB-LD)用于对时分复用后的电信号进行光调制以得到TDM-FDM信号，各光网络单元中DFB-LD的调制波长不同，它包含在自己的接收波带中。

步骤(4)中，所述的窄带反射镜可以通过布拉格反射光栅和光耦合器或由基于MEMS的光反射镜实现，用于滤波并反射VPN内部业务对应的波长信号。它可以放在1×N的光分路器附近，以避免光线路终端到光分路器之间的光纤传输带来的信号损耗。

步骤(4)中，所述的光分路器，或采用波带复用器，用于将来自光线路终端的下行消息分路发给各光网络单元，并将来自光网络单元的上行消息分成两路，一路传给窄带反射镜，一路传给光线路终端。

步骤(4)中，所述的光线路终端中的宽带接收机用于接收来自所有光网络单元和无源光网络外节点的数据包。光线路终端中的可调波长发射机通过其发送波长，向不同光网络单元节点发送数据包。

本发明中TDM-FDM格式的产生不需要昂贵的调制器，驱动信号通过成熟的商用器件就可以获得，且每一个光网络单元中仅需要一对发射机和接收机，硬件成本没有增加。采用这种调制格式之后，网络中的VPN内部业务和非VPN内部业务可以同时传送，一个固定反射镜就可以实现VPN内部业务的反射，完成了VPN内部光网络单元之间的全光通信。

附图说明

图1为本发明工作原理图

图2为本发明实施例示意图

图3为本发明实施例结果图

其中，图3(a)是用于驱动DFB-LD的复用归零电信号眼图；(b)是DFB-LD调制后的光域信号；(c)是TDM-FDM频谱图，分辨率为0.07；(d)是解复用后的VPN内部业务所在的支路信号。

具体实施方式

如图1所示，产生的伪随机序列通过外部电路将其调制为占空比50％的归零码(RZ)。此RZ信号通过射频分路器分成两路，这两路信号通过射频放大器放大。将其中一路信号进行延时和衰减产生和另外一路信号不同的相位和幅度。再将两路信号合并且注入分布反馈式布拉格激光器二极管。由于两支路信号拥有不同的幅度从而生成TDM-FDM信号。信号经过合路器后，其中的一路传至布拉格反射光栅，VPN内部业务对应信号被反射。另一路信号穿过光纤到达光线路终端的接收机。图(1)中所显示的DFB LD位于VPN的一个光网络单元的发射机中，而接收信号的波带接收机属于同一VPN的另外一个光网络单元。

如图2所示，本发明的一种具体实施例。误码率检测仪产生1.25Gb/s的非归零的长度达231-1的伪随机比特序列；所采用的布拉格光栅的中心波长为1549.6nm，带宽0.1nm；分路器和OLT之间的光纤采用长为12km的单模光纤。

如图3所示，是本发明应用于图2所示的实验结果。图3(a)显示用于驱动DFB-LD的复用归零电信号眼图，VPN内部业务和非VPN内部业务对应信号具有不同的幅度，幅度比大约是2∶1；图3(b)是DFB-LD调制后的光域信号，两路光信号具有不同幅度以产生TDM-FDM信号；图3(c)是TDM-FDM频谱图，分辨率为0.07，注入DFB-LD的两路电信号的幅度比为2∶1，又因为DFB-LD的输出波长和注射电流大小有关，从而造成调制后两路光信号的波长差距，图中显示两路信号λ1和λ1′的波长距离大约为0.1nm；图3(d)是解复用后的VPN内部业务所在的支路信号，TDM-FDM调制信号从DFB-LD发出经过光分路器后，一路分给窄带反射镜，反射镜反射波长和VPN内部业务对应信号的波长，故VPN内部业务对应信号被反射，而非VPN内部业务对应信号由于波长和反射镜反射波长不同，所以不被反射，图中显示了由窄带反射镜(FBG)反射的支路信号的眼图，可以看出眼图中仅包含一路信号，信号波形有少量失真，这是由于DFB-LD直接调制带来的啁啾和为了避免相邻支路的串扰而故意引入的滤波偏移造成。